全國中小學科展

佳作

池塘裡的不倒翁

水生植物的葉和根除了可以吸收水分和養分外還有什麼功用呢?為?麼把許多種漂浮性水生植物倒壓入水中,都可以迅速的浮上來並翻正,就像不倒翁ㄧ樣?我們對水生植物的平衡感到很新奇,於是我們設計了六項實驗來探討漂浮性水生植物的特殊構造;尤其是水芙蓉的根在水中的平衡作用,我們以剪根的方式?檢測根重改變對水芙蓉翻正有很明顯的影響,但根長改變則影響?大,顯示根的重?對穩定有重要的影響。?片提供浮?,而根的重?提供穩定作用,讓它?會在水面上?漂或可能翻覆。更有趣的是,由前五個實驗歸納出的結論,可以幫助我們再實驗六中自己設計了桌上型和水面上八種不同模式的不倒翁玩具。

選 美 大 會

評審想在一群猴子參與的完美競賽活動中,評比出最完美的前三名;由於受到量化問題與環境等因素,不得不採用兩兩比較的方式時,評審們至少需要作幾次的評比工作,才能選出前三名最完美的猴子呢?

繪身繪影─正三角形磁磚設計方法與碎形密鋪之研究

本研究主要以正三角形作為基本單元,透過窮舉討論得到正三角形邊的作用方式只有五種,再經由排列組合歸納出 11 種正三角形密鋪磁磚設計方法。進一步,運用我們的研究結果,配合數學簡報系統製圖,創作新圖樣,也彌補了 Escher 在手繪時所造成的誤差,達到完全密鋪的效果。碎形磁磚的部份,我們也依據其背後的數學理論創作幾套結構圖,利用結構解析,碎形密鋪磁磚將變得十分容易,學習者將可輕鬆製作富有創意的新圖樣。

管狀泡膜之研究

本研究,從如何吹出又長又持久的管狀泡膜開始,設計一套可以穩定控制吹氣的裝置,以兩段式吹氣的方式易吹出管狀泡膜,分析其生成過程、外形,發現穩定的矛頭(管狀泡膜前端)有一特定的形狀。以 Laplace 公式算出各位置的壓力,由連續方程式算出通過各位置之空氣流速,並探討兩者之間的關係。由吹出管狀泡膜的臨界條件算出清潔劑溶液的表面張力為 0.018 N/m。另外,在拉環實驗之中發現,管狀泡膜可以穩定的存在。

超「萌」特攻隊—比較人與動物成長過程的五官發展,推論寵物的幼態延續演化

本研究針對不同時期的人與寵物、各種動物及卡通人物進行五官比例分析,藉以了解其相似程度,並推論寵物幼態延續演化。研究發現,人的五官比例隨年紀增加,額眼、眼高下降,下巴、眼距增加;但犬、貓在眼高、鼻嘴比例變大;兔子則是眼鼻增加、下巴下降。與其他野生動物比較,我們發現人的額眼比例高於其他靈長類。家犬、家貓的額眼、眼高也明顯高於其他同科物種,且近似人類嬰兒五官。貓熊額眼比例高於其他熊科動物,且毛色和習性使人覺得可愛。側面分析上,我們發現人普遍喜歡高額、短鼻的動物。而貓在所有動物中眼高最大。我們也分析卡通人物的五官及受歡迎度,發現彎彎、Hello Kitty、喜羊羊、皮卡丘、QB五官接近幼年動物,可能是他們受歡迎的原因。

不可不『堤防』

突堤為突出海岸之海岸保護工程,具有攔截沿岸漂砂、控制海灘地形、改變海岸線方向、阻擋沿岸流或改變潮流方向的功能。本實驗係使用一大水槽,模擬突堤效應的發生,觀察它對堤前、堤後的影響,並藉由外海堆沙圖形,來觀察分析出水流繞射過堤岸後之情況。並控制變因,改變突堤長度或波的入射角,發現當堤長愈長或入射角愈大時,在堤後的侵蝕會增加,且侵蝕距離越遠。另外還推廣至形狀上的差異。L 字型,凹處堆積現象最多,且堤後侵蝕最少;T 字型,堤前、堤後的凹處皆可堆積,且可應付不同的入射波。為了佐證實驗上得到的結果,確定得到的結果與真實情況是否相同或相似。藉由探究於實地探察來驗證,以得更多深入的探討。然而,海岸工程如果單以堤防做防堵泥沙或波浪的思考,往往過於簡化,在堤防附近的海岸常引起意想不到的嚴重淤沙或侵蝕。因此海岸工程設施影響海岸波浪的沉積與侵蝕作用對海岸地形的改變可謂牽一髮而動全身,的確是不可不提防啊!

客製化警示出口證

現今大樓每樓層以及每間房的出入口都會有避難逃生指示燈,本組觀察了許多地方,所表現的出入口逃生指示燈,似乎沒有太大變化,也沒有人願意把此指示燈改變更豐富化一些,而本組重新設計,不光只有燈光,應該再額外加上聲音警訊以及回饋機制,故本組決定開發此一設備,以維護真的發生在你我週遭之天災人禍時,可以因應不同的意外災害來進行避難時應有的應變措施,把傳統制式避難逃生指示燈徹底改頭換面,不僅要多樣性、還要特製化,可以提供一般住宅區或商業大樓使用,更可以推廣至工業用較易發生工安意外地方使用,而設計此一產品目的是使本產品真的可以提供給每個不同需要的人,可以立即獲得所需安全性且有保障的提供指引到下一個更安全的地點。

失落的符號

利用衝壓車床將五種不同的金屬片打印上數字符號,再使用砂輪機將金屬片上的數字刻痕磨光,而後塗抹上四種不同的電解液進行化學腐蝕法和氧化還原法,以期使被磨除的刻痕重現。本研究在探討-銅、鐵、鋅、鋁、不袗金屬,在對上氫氧化鈉、氯化鐵、氯化銅和鹽酸混和液(Davis試劑)及綜合酸試劑中,哪一組的顯現效果最佳,改變電壓和濃度結果又會如何? 最後我們發現: 1. 氫氧化鈉NaOH只對活性大的金屬(如鋁及鋅)的效果較好。 2. 氯化鐵FeCl3對銅效果較佳。 3. 氯化銅和鹽酸綜合試劑(CuCl2+HCl+H2O)對大部分金屬皆有不錯的效果。 4. 混合酸(HF+HCl+HNO3+H2O)效果好,反應很快,但不易記錄,易腐蝕過頭,而且配製過程危險。 5. 電壓和濃度基本上是越高越好,但太高容易有反效果,腐蝕效果太過,連想顯現的的刻痕也腐蝕掉。

全方位省電環保健康空調系統

本次計畫係結合所有空調設備與一體,用於改善室內溫度與空氣品質,找出一種兼顧環保、健康與舒適的系統,進一步排除室內無形殺手(一氧化碳)的威脅,營造一個舒適、健康且環保的生活環境。常用來控制室溫的設備是冷暖氣機,但使用冷暖氣機會消耗大量能源,使用時必須緊閉門窗,如此將使室內的空氣混濁,甚至有一氧化碳中毒可能。其次用來控制室溫的是電風扇與窗戶,利用開閉窗戶引入戶外空氣來調節室內溫度,但戶外空氣並非全然適合室內,所以窗戶並非一直打開就能改善室溫,要改善室溫則須適時改變窗戶的開閉。綜合上列空調方法,我們希望減少冷暖氣機的使用,加強窗戶的功能,我們製作了本作品,本作品去除使用人力去開關窗戶的煩擾,利用人工智慧去做出正確開關窗戶的動作,調節室內氣溫,讓使用者能達到舒適安全又能省電,所以我們認為全方位省電環保健康空調系統是最佳的空調系統。全方位省電環保健康空調系統的功能如下:一、以環保概念調節室內溫度:借用室外溫度、室內溫度和使用者設定溫度去判斷窗戶的開閉來代替極端費電不環保的冷氣,使室內達到使用者設定的溫度。二、降低一氧化碳危害:當一氧化碳瀰漫在密閉的室內,在室內人們尚未中毒前,本系統會以智慧的去開啟窗戶引入空氣,解除一氧化碳中毒的危機。三、有智慧的開閉窗戶改善空氣品質:只要是外的空氣適合隨時便有智慧的引入改善空氣品質,排除人力去開關窗戶的困擾。

臺灣藍金、行船人的救星---太陽能「海水淡化槽」

本研究在探討海水淡化槽玻璃面的傾斜度、海水淡化槽寬度、長度、深度的不同對水滴\r 生成量的影響,並得出當傾斜度17.89°、長度42.69cm、深度5.5cm 時,有最大水滴生成量,\r 且寬度與水滴生成量呈線性關係。我們並據此作出一最佳的海水淡化槽(且設寬度為60cm),\r 至目前為止,其最大的水滴生成量為384.1ml (5 月9 日),我們並估算出4 坪土地面積所設置\r 的海水淡化槽,1 年可生產1,670 公斤的海洋深層水。當我們以墨水模擬進行汙水處理時,發\r 覺此海水淡化槽亦可作為簡易的汙水處理裝置。